Anahtarları, Nonce'ları ve IV'leri Güvenle Üretme

Üç farklı kriptografik değerin güvenli biçimde üretilmesi gerekir: (1) Anahtarlar — uzun ömürlüdür; öngörülemez ve gizli olmalıdır. (2) IV'ler — ileti başına kullanılır, herkese açık olabilir ancak öngörülemez (CBC) veya benzersiz (GCM) olmalıdır. (3) Tek kullanımlık sayılar — kullanım başına benzersiz olmalıdır; rastgele olmaları gerekebilir veya gerekmeyebilir.

AES-128: secrets.token_bytes(16). AES-256: secrets.token_bytes(32). ChaCha20: secrets.token_bytes(32). KDF olmadan parolalardan asla anahtar türetmeyin (PBKDF2/Argon2). Farklı algoritmalar veya amaçlar arasında anahtarları asla yeniden kullanmayın.

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import ec, rsa rsa_key = rsa.generate_private_key(public_exponent=65537, key_size=2048) ec_key = ec.generate_private_key(ec.SECP256R1()) # The library handles entropy sourcing internally

AES-CBC, ileti başına eşit dağılımlı rastgele 16 baytlık bir IV gerektirir. Aynı anahtarla bir IV'yi asla yeniden kullanmayın. CBC kipinde asla sayaç kullanmayın. Üretim: iv = os.urandom(16). IV'yi şifreli metnin başına ekleyin — gizli olması gerekmez, yalnızca öngörülemez olması gerekir.

AES-GCM, her (anahtar, ileti) çifti için benzersiz bir 96 bitlik tek kullanımlık sayı gerektirir. Tek kullanımlık sayının yeniden kullanılması GCM'yi felaket düzeyinde bozar: saldırgan kimlik doğrulama anahtarını ele geçirir ve iletilerde sahtecilik yapabilir. Ya rastgele 12 baytlık bir tek kullanımlık sayı (2^32 iletide doğum günü sınırına ulaşılır) ya da bir sayaç kullanın.

Tek anahtarla yüksek hacimli şifreleme için: her anahtar başına kalıcı bir sayaç tutun. nonce = counter.to_bytes(12, "big"). Her şifrelemeden sonra sayacı artırın. Sayacı kalıcı depolamaya kaydedin — yeniden başlatma sırasında sıfırlanması yeniden kullanıma neden olur.

AES-GCM-SIV ve Deoxys-II, tek kullanımlık sayıların yanlış kullanımına dayanıklıdır: tek kullanımlık sayının yeniden kullanılması güvenliği deterministik şifreleme düzeyine düşürür (kimlik doğrulama anahtarı sızmaz). Tek kullanımlık sayıların benzersizliğini garanti etmenin zor olduğu durumlarda (dağıtık sistemler, çökme ve yeniden başlatma senaryoları) önerilir.

Ham anahtar malzemesini birden fazla amaç için doğrudan kullanmayın. Amaca özgü anahtarlar türetin: from cryptography.hazmat.primitives.kdf.hkdf import HKDF. hkdf = HKDF(SHA256(), 32, salt, info=b"enc_key"). key = hkdf.derive(master_key). Her amaç için farklı info değerleri kullanın.

Oturuma özgü anahtarları, paylaşılan bir sırdan (örneğin ECDH çıktısından) HKDF kullanarak türetin. TLS 1.3, el sıkışma ve uygulama verileri için ayrı istemci ve sunucu anahtarları türetir. Oturum anahtarları, ele geçirmenin etkisini sınırlar: bir oturum anahtarının öğrenilmesi diğerleri hakkında hiçbir bilgi vermez.

Bir anahtarı güvenli biçimde depolamak için AES-KW (RFC 3394) veya AES-GCM kullanarak onu bir Anahtar Şifreleme Anahtarı (KEK) ile sarın. Sarılmış anahtar bir veritabanında depolanabilir veya iletilebilir. KEK, bir HSM'de ya da donanım destekli bir anahtar deposunda (Android Keystore, Apple Secure Enclave) saklanır.

Dağıtımdan önce kontrol edin: (1) tüm anahtarlar os.urandom/secrets kullanılarak üretiliyor. (2) Sabit kodlanmış anahtar veya IV yok. (3) IV'ler aynı anahtarla asla yeniden kullanılmıyor. (4) GCM tek kullanımlık sayıları ileti başına benzersiz. (5) Anahtar döndürme takvimi tanımlı. (6) Anahtar türetmede farklı info dizeleriyle HKDF kullanılıyor.

Anahtarların gerçekten rastgele üretilmesi gerekir; CBC IV'leri rastgelelik gerektirir; GCM tek kullanımlık sayıları ise benzersizlik gerektirir. os.urandom/secrets kullanın, HKDF ile türetin ve KEK'lerle sarın. Tek kullanımlık sayıların yanlış kullanımına dayanıklı AEAD'ler kazara yeniden kullanıma karşı koruma sağlar. Sıradaki konu: Sıfır Bilgi İspatları.